酸性红B在电极／水界面的氧化还原及强化降解过程研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王爱民 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005-06-14 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 曲久辉 |
| 关键词 | 电化学 电芬顿 感应电芬顿 光电芬顿 电迁移．电氧化 酸性红B 降解 |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 针对电化学反应效率问题，本文以羟基自由基的高效利用和高效产生为核心内容，研究了水中有机物在电场作用下的电动效应与阳极催化氧化相结合的电迁移．电氧化协同过程，探讨了利用高比表面活性炭纤维强化阴极间接氧化作用的电芬顿方法，并在此基础上提出感应电芬顿和光电芬顿的新原理。以偶氮染料酸性红B为主要模型污染物，研究了上述过程对水中有机物的降解去除效能与作 用机制，取得以下主要结果： 1、将电场作用下的电动效应和阳极电化学氧化作用进行有机结合，提出了电迁移电氧化(EK-EO)过程的协同作用原理，建立了电化学反应器。实验结果表明在EK-EO过程中电化学氧化、电化学还原和电动反应过程同时存在。电化学氧化可以矿化ARB，电迁移是阴极室中有机物去除的主要原因，电化学还原有利于阴极室中ARB的脱色过程。考察了一些影响因素，如电流密度、循环流量、电解质浓度对EK-EO过程的影响。高电流密度、低循环流量和低电解质浓度均有利于EK-EO对ARB的降解。当电流密度为4．5 mA／cm2，循环流量为125mL／min、电解质浓度为0．02 M时，经EK-EO处理360 rain后，水中100 mg／L的ARB在阴阳极室可以实现完全脱色，阴极室中大约60％TOC电迁移进入阳极室，阳极室中超过25 mg／L TOC被阳极氧化去除。 2、ACF阴极电芬顿反应可以高效降解ARB，在pH 3．0、电流0．36 A和Fe2~1．O mM条件下处理360 min，色度完全去除，TOC去除率达到70％以上。以ACF为阴极的电芬顿反应对水中TOC的去除率远远高于石墨板作阴极。在ACF阴极电芬顿系统中，H202电化学产生随电流强度提高而增加。应用电子自旋捕集技术(ESR)进行检测，发现体系中有高浓度OH-的生成，表明该系统具有很强的氧化有机物的能力。ACF阴极电芬顿系统的最佳pH在3．0左右；电流强度的提高有利于有机物降解；亚铁离子浓度提高可增加TOC去除，但Fe2+浓度过高则会因为Fe2+捕获OH．而使处理效率下降。电芬顿反应处理后溶液可生化性增强，表明该方法可以作为预处理过程与生化方法结合，有利于提高系统处理效率。 3、感应电芬顿反应是针对电芬顿反应中Fe2’的投加方式进行的改进。它在电芬顿反应中引入了一个感应铁电极，Fe2+可以通过感应电化学反应和氧化还原反应从感应铁电极表面逐渐产生。利用这个过程处理ARB的研究表明：Fe2+通过反应逐渐加入，可以减小普通电芬顿反应中亚铁离子在反应初期捕获羟基自由基反应的进行，而感应电芬顿反应所消耗的Fe2+量更少。在感应电芬顿反应中， 溶液pH可以保持在芬顿反应的最佳范围。感应电芬顿反应受电流强度、溶液初始pH、感应电极面积等因素影响。 4、通过在电芬顿反应中引入紫外光，形成光电芬顿反应。光电芬顿反应可以实现ARB完全矿化， 其处理过程的ACE、ICE远高于电芬顿反应。电流通入对于光电芬顿反应具有巨大影响，表明过氧化氢在反应过程中起到非常重要的作用。光电芬顿在pH 3．0附近处理效果最佳，但其具有一个较宽的pH有效反应范围；铁离子的存在形式对于光电芬顿反应影响较小，这是由于光电芬顿反应过程 中有完备的Fe2+再生过程。光电芬顿处理有机物具有长效性，表明该方法具有很好的实际应用价值。 |
| 学科主题 | 环境水质学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-12-16 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/2194]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王爱民. 酸性红B在电极／水界面的氧化还原及强化降解过程研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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